Künstliche Helfermoleküle für chemische Reaktionen
Viele chemische und pharmazeutische Produkte werden mithilfe von teuren und umweltschädlichen Edelmetallkatalysatoren hergestellt, die chemische Reaktionen initiieren und beschleunigen. Als umweltfreundliche Alternativen untersuchen Chemiker die Chemie von Lebewesen auf biologische Katalysatorsysteme hin. Diese Biokatalysatoren bestehen typischerweise aus einem Enzym gekoppelt mit Helfermolekülen, auch Cofaktoren genannt, die den Enzymen bei ihrer Arbeit helfen. Allerdings gibt es bei der Verwendung von Biokatalysatorsystemen mehrere Nachteile wie etwa kontaminierende Enzyme oder Moleküle, die zu unerwünschten Nebenreaktionen führen können. Zur Vermeidung von Verunreinigungen, müssen das gewünschte Enzym und der Cofaktor hochgradig gereinigt werden, was ein teurer und zeitraubender Prozess ist. Das EU-geförderte Projekt BIOMIMIC (Synthetic nicotinamide cofactors for new and improved biocatalytic processes) verwendete einen natürlichen Cofaktor mit dem Namen Nicotinamidadenindinucleotid (NAD) als Grundlage für die Gestaltung einer synthetischen, verbesserten Version. Diese künstlich hergestellte Nicotinamid-Cofaktor-Analogon (mNAD) ahmt die natürliche NAD-Struktur nach und enthält Modifikationen für eine verbesserte Aktivität. Nach der Erzeugung verschiedener Versionen von mNAD analysierten die Forscher, wie gut sie mit einem Enzymkatalysator funktionierten, der von Industriechemikern häufig verwendete wird. Daraufhin modifizierten sie ausgewählte mNAD-Moleküle so, dass diese mit anderen industriell nützlichen Enzymen funktionierten. Die synthetischen NAD-Analoga von BIOMIMIC werden derzeit von akademischen und industriellen Chemikern weltweit als bessere Alternativen zu natürlichen Cofaktoren verwendet. Ein großes Chemieunternehmen hat bereits eines dieser Analoga kommerzialisiert, was ihr Potenzial für die Erstellung von Industrieprodukten in einem energieeffizienten, umweltfreundlichen Verfahren hervorhebt.
Schlüsselbegriffe
Chemische Reaktionen, Biokatalysatoren, Enzym, Cofaktor, Nicotinamidadenindinucleotid
